[发明专利]基于随钻地震波的深部岩体质量探测方法及相关装置

说明书

本公开提供一种基于随钻地震波的深部岩体质量探测方法及相关设备，该方法，通过安装在钻杆前端的第一地震检波器获取随钻地震波信号，并通过设置在钻孔周围的第二地震检波器获得被测深部岩体表面地震波响应信号；通过随钻地震波信号与所述地震波响应信号，得到互相关函数信号；基于互相关函数信号得到频散曲线，并基于频散曲线进行面波频散反演，得到钻孔周围岩体的横波速度模型；基于互相关函数信号确定纵波到达时间，并基于纵波到达时间进行纵波速度反演，得到钻孔周围岩体的纵波速度模型；基于横波速度模型与纵波速度模型，识别深部岩体的结构面的发育特征，从而可以在钻杆钻进过程中完成测试，并实现对钻孔周围的岩体质量进行精确的检测。

技术领域

本公开涉及岩体勘察技术领域，尤其涉及一种基于随钻地震波的深部岩体质量探测方法及相关装置。

背景技术

钻探由于其岩芯的直观性，在深部地下工程勘察中是不可替代的技术手段，能直接有效了解地层岩性、地质构造、等地质条件。可以通过岩芯观测和力学试验判断隧洞周围岩等级获得深部岩体物理力学参数。但钻探往往存在一孔之见的问题，单一钻孔很难做到区域性的深部岩体结构面的评价。同时钻机在钻进和取芯过程中对岩体会产生扰动，取芯及其室内试验很难完整的还原实际的真实应力状态和结构性状，对于孔外的结构面和各向异性的评价就更加难以实现。所以需要一种基于随钻地震波的深部岩体质量探测方法及相关装置对钻孔及钻孔周围的结构面和岩体质量进行探测。

发明内容

有鉴于此，本公开的目的在于提出一种基于随钻地震波的深部岩体质量探测方法及相关装置。

基于上述目的，本公开提供了一种基于随钻地震波的深部岩体质量探测方法，包括：

获取随钻地震波信号以及被测深部岩体表面的地震波响应信号；

将所述随钻地震波信号与所述地震波响应信号做互相关计算，得到互相关函数信号；

基于所述互相关函数信号得到频散曲线，并基于所述频散曲线进行面波频散反演，得到钻孔周围岩体的横波速度模型；

基于所述互相关函数信号确定纵波到达时间，并基于所述纵波到达时间进行纵波速度反演，得到钻孔周围岩体的纵波速度模型；

基于所述横波速度模型与所述纵波速度模型，识别深部岩体的结构面的发育特征；

其中，所述随钻地震波信号通过设置在钻杆上且靠近钻头的一端的第一地震检波器获取，所述地震波响应信号通过第二地震检波器获得，所述第二地震检波器设置在深部岩体表面上且位于所述钻杆的周围。

相应的，本公开还提供了一种基于随钻地震波的深部岩体质量探测装置，包括：

现场主机、钻杆、第一地震检波器以及第二地震检波器；

所述第一地震检波器设置在所述钻杆上且靠近钻头的一端，用于记录随钻地震波信号；

所述第二地震检波器设置在深部岩体表面上且位于所述钻杆的周围，用于记录被测深部岩体表面的地震波响应信号；

所述现场主机被配置为：

获取所述随钻地震波信号以及所述地震波响应信号；

将所述随钻地震波信号与所述地震波响应信号做互相关计算，得到互相关函数信号；

基于所述互相关函数信号得到频散曲线，并基于所述频散曲线进行面波频散反演，得到钻孔周围岩体的横波速度模型；

基于所述互相关函数信号确定纵波到达时间，并基于所述纵波到达时间进行纵波速度反演，得到钻孔周围岩体的纵波速度模型；

基于所述横波速度模型与所述纵波速度模型，识别深部岩体的结构面的发育特征。